Tornar a água do mar potável O mundo está a ficar sem água potável. Para onde vai, como é que a estamos a utilizar e o que é que os engenheiros estão a fazer para a combater. É sobre isso que vamos falar neste artigo. Um tópico chave que vamos abordar é como transformar a água do mar em água doce de forma eficiente, e podemos fazê-lo utilizando o isave da Danfoss.
Veja o vídeo do YouTube no final da página.
Saiba como o iSave torna a osmose inversa da água do mar ainda mais eficiente e ajuda a fornecer água doce a pessoas em todo o mundo. Clique aqui para saber mais sobre o iSave
Aceda gratuitamente a histórias de casos, fichas de dados e à ferramenta de cálculo e seleção iSave.
🏆 Visite a página inicial do iSave - //bit.ly/LearnAboutiSave
Todos nós precisamos de consumir cerca de 2 litros por dia só para sobreviver. Todas as células vivas do nosso corpo precisam de água para continuar a funcionar. Sem água, o nosso corpo simplesmente desliga-se e morremos entre 3 a 7 dias, normalmente.
Consumo diário de água Mas essa não é a única água que utilizamos, há todas as outras rotinas diárias que consomem água, tais como
Tomar banho, puxar o autoclismo, lavar as mãos, preparar alimentos, lavar a loiça, regar as plantas, etc.
Depois, há a água utilizada na agricultura e na indústria transformadora.
Em fevereiro de 2018, a cidade do Cabo, na África do Sul, iniciou restrições drásticas de água, limitando os cidadãos a apenas 50 litros por dia e por pessoa, numa tentativa de evitar aquilo a que chamaram o dia zero, o dia em que ficariam sem água.
O consumo excessivo e a seca levaram ao esgotamento das reservas de água e a cidade do Cabo estava prestes a tornar-se a primeira grande cidade moderna do mundo a ficar sem água. Os engenheiros previram que, em 21 de abril de 2018, os níveis de água nas barragens seriam tão baixos que teriam de desligar as bombas e a água seria distribuída em pontos de recolha comunais por toda a cidade. Felizmente, a cidade tomouEsta ação, por si só, não é suficiente e prevê-se que o dia zero regresse em 2019.
Acesso à água no mundo Quando olhamos para o nosso planeta, cerca de 70% da sua superfície está coberta por água. O problema é que cerca de 67% desta água é água do mar, apenas 3% é doce e, mesmo assim, apenas 0,4% é efetivamente acessível. Os outros 2,6% estão bloqueados em locais como calotes polares, glaciares ou estão na atmosfera. Assim, resta-nos apenas esse ~0,4% que é acessível, utilizável e potável.
Este valor tem de ser partilhado com os 7,7 mil milhões de seres humanos que se estima existirem na Terra, e esta população está a aumentar em cerca de 80 milhões de pessoas adicionais por ano.
Então, o que estamos a fazer para combater isto? É aqui que entram os engenheiros.
Existem muitas tecnologias, uma das mais populares e mais óbvias é a utilização da água do mar.
É claro que não se pode beber água do mar, por isso precisamos de uma forma de a purificar. Uma técnica que utilizamos para o fazer chama-se osmose inversa.
O processo funciona da seguinte forma: pega-se na água do mar e retira-se a maior quantidade possível de sais dissolvidos, substâncias orgânicas e pirogénios.
O problema é que a água do mar não quer, naturalmente, dar-se por vencida, pelo que temos de a persuadir.
Osmose inversa básica Em primeiro lugar, precisamos de uma membrana semipermeável. Membrana refere-se ao limite e semipermeável significa permitir alguma coisa. Isso significa que a água do mar passa através de um limite especial, uma espécie de filtro, que permitirá a passagem de certas substâncias, enquanto outras substâncias, como os sais dissolvidos, serão retidas. Assim, coloca-se água do mar e retira-se água doce.um pouco mais de trabalho, mas é utilizável.
Este processo é lento, pelo que para limpar uma grande quantidade de água do mar são necessários grandes conjuntos de membranas semipermeáveis e bombas de alta pressão para forçar a água a passar através da membrana. Nem toda a água do mar será transformada em água doce, uma parte é utilizada para eliminar todos os sais dissolvidos, etc.
Esquema simplificado de osmose inversa As bombas são grandes e consomem muita energia para criar as altas pressões necessárias para espremer a água através da membrana e remover as substâncias indesejadas.
Para reduzir o consumo de energia, precisamos de uma forma de recuperar alguma da energia que é desperdiçada e reutilizá-la. Assim, os engenheiros olharam para a água residual concentrada a alta pressão que sai da membrana e decidiram encontrar uma forma de a reutilizar. Esta é a água que não conseguiu transformar-se em água doce e que elimina os sais dissolvidos, etc.
osmose inversa isave O que os engenheiros criaram foi o seguinte: o dispositivo de recuperação de energia isave com um permutador de pressão isobárica e uma bomba de deslocamento positivo de alta pressão, tudo acionado por um único motor de indução.
Ligamos isto ao sistema pegando nas águas residuais concentradas a alta pressão e passando-as para o permutador de pressão. Em seguida, pegamos noutra linha de água do mar a baixa pressão e também a passamos para o permutador de pressão. As duas correntes entram brevemente em contacto uma com a outra. Veremos como um pouco mais tarde no vídeo, mas o breve tempo de contacto é suficiente para que as águas residuais de alta pressãoA água residual concentrada sai do permutador de pressão como concentrado a baixa pressão e a água do mar sai como água do mar a alta pressão.
Osmose inversa energeticamente eficiente A bomba de deslocamento positivo na extremidade da unidade é então utilizada para forçar a água para dentro da membrana, juntamente com a outra água do mar proveniente da bomba de alta pressão, e o processo continua como antes e obtemos água fresca do sistema, mas podemos reduzir o nosso consumo de energia até 60%
O que é que acontece no interior da isave e como é que funciona?
Para obter animações de trabalho pormenorizadas, veja o nosso vídeo do YouTube no final do artigo.
Temos os três componentes principais da isave: o motor de indução que acciona a unidade, o permutador de pressão que recupera a pressão e depois a bomba que empurra a água pressurizada recuperada para a membrana.
No interior do permutador de pressão temos um conjunto de câmaras vazias, que serão enchidas com água e onde a pressão é transferida. Existem algumas placas em cada extremidade para controlar o fluxo de água.
A água do mar a baixa pressão entra na unidade e começa a encher algumas das câmaras. O motor de indução faz rodar todo o permutador de pressão e, assim, a câmara de água do mar a baixa pressão roda para o lado da alta pressão. A água residual concentrada a alta pressão entra então na unidade e choca com esta água do mar a baixa pressão no interior da câmara
Como funciona a osmose inversa com eficiência energética isave Quando as duas águas colidem, a pressão é transferida do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão, o que força a água do mar a sair da câmara e a entrar na bomba.
A água do mar está agora pressurizada, uma vez que retirou alguma da pressão do concentrado durante a colisão. A água do mar, agora a alta pressão, entra então na bomba e é forçada a entrar na membrana para que a osmose inversa tenha lugar. A água do concentrado perdeu alguma da sua pressão, sendo agora uma água residual do concentrado a baixa pressão.em torno do local onde a água do mar a baixa pressão está a entrar, a água do mar empurra o concentrado para fora e a câmara enche-se de água do mar, onde todo o processo se repete.
Ao fazê-lo, recuperámos a pressão das águas residuais, pelo que a carga de trabalho da bomba principal de alta pressão foi reduzida, tornando toda a operação mais eficiente e mais barata de produzir.
Os dois fluxos entram em contacto direto um com o outro, pelo que há alguma mistura dos fluidos, mas tudo acontece muito rapidamente, pelo que a quantidade de mistura é pequena. A água do mar ainda tem de passar pela membrana para ser limpa, pelo que esta mistura não é um problema importante.
